专利类型 | 发明公开 | 法律事件 | 公开; |
专利有效性 | 公开 | 当前状态 | 公开 |
申请号 | CN202510381158.6 | 申请日 | 2025-03-28 |
公开(公告)号 | CN119902479A | 公开(公告)日 | 2025-04-29 |
申请人 | 山东环投环境工程有限公司; | 申请人类型 | 企业 |
发明人 | 郝敬瑞; 姜葳; 郝彦海; 柴光旭; 张超; 王艳; 张衍辉; | 第一发明人 | 郝敬瑞 |
权利人 | 山东环投环境工程有限公司 | 权利人类型 | 企业 |
当前权利人 | 山东环投环境工程有限公司 | 当前权利人类型 | 企业 |
省份 | 当前专利权人所在省份:山东省 | 城市 | 当前专利权人所在城市:山东省济南市 |
具体地址 | 当前专利权人所在详细地址:山东省济南市长清区五峰街道办事处蔡庄村东500米处山东环投环境工程有限公司 | 邮编 | 当前专利权人邮编:250000 |
主IPC国际分类 | G05B19/042 | 所有IPC国际分类 | G05B19/042 |
专利引用数量 | 0 | 专利被引用数量 | 0 |
专利权利要求数量 | 10 | 专利文献类型 | A |
专利代理机构 | 安徽智联芯知识产权代理事务所 | 专利代理人 | 何川; |
摘要 | 本 发明 涉及 水 处理 监控技术领域,具体为一种矿井水处理自动化与远程 监控系统 及方法,所述方法包括:对处理流程的执行过程进行 数据采集 ,得到样本数据,对样本数据进行 数据处理 ,确定处理流程的时间单元序列以及时间单元的参数分析值,通过对监测数据的分析,确定参数分析值的参数状态,基于参数分析值和参数状态对时间单元进行元胞仿真处理,构建每个时间单元的信息元胞,通过计算并分析信息元胞的传播值,确定水处理的自动化监控方法。本发明实现了在水处理自动化系统执行每个处理流程层面进行监控,解决了在处理流程层面难以进行合理化监控的问题。 | ||
权利要求 | 1.一种矿井水处理自动化与远程监控方法,其特征在于,包括以下步骤: |
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说明书全文 | 一种矿井水处理自动化与远程监控系统及方法技术领域[0001] 本发明涉及水处理监控技术领域,具体涉及一种矿井水处理自动化与远程监控系统及方法。 背景技术[0002] 矿井水主要来源于地下含水层渗流、降雨入渗及采矿活动破坏地下水系,其成分复杂,含悬浮物、重金属、酸性物质及有害离子,直接排放会污染土壤、地表水,破坏生态平衡,且可能引发矿井突水事故,威胁安全生产,为了确保矿井的安全并进行成本优化,需要对矿井水的自动化处理进行远程监控。 [0003] 公告号为CN117590793B的中国发明专利中公开了一种基于物联网的水厂水处理一体化监控系统及方法,包括对一体化污水处理系统在每一次执行污水处理全流程作业过程中所反馈的各项水质检测指标进行数值监测;对任意污水处理设备在任意指令切换节点上对目标作用的指标项的作用时间区间和作用效率值进行提取;对在不同污水处理设备中满足关联管控关系的指令切换节点进行判断识别;分别对互相满足关联管控关系的污水处理设备之间的关联指数进行捕捉。 [0004] 但现有技术针对设备的指令切换进行监测分析,而指令的生成依赖水处理系统的反馈调控系统生成,导致系统的复杂度和冗余度过高,同时,水处理系统由大量的处理设备组成,对水处理设备与设备之间的关联性分析也导致运算量巨大,特别是针对水处理自动化系统在执行每个处理流程是否具有异常的监测层面,难以进行合理化的监控。 发明内容[0005] 本发明目的是针对背景技术中存在的问题,提出一种矿井水处理自动化与远程监控系统及方法。 [0006] 本发明的技术方案:一种矿井水处理自动化与远程监控方法,包括以下步骤:获取矿井水的处理流程,基于水处理系统对处理流程的执行过程进行数据采集,得到样本数据; 将样本数据作为目标数据,对目标数据进行数据处理,确定每个处理流程的时间单元序列,获取时间单元序列中时间单元对应的目标子数据,对目标子数据进行数据分析,确定时间单元的参数分析值; 对矿井水进行实时监测,得到监测数据,将监测数据作为目标数据,对目标数据进行数据处理,确定参数分析值的参数状态,基于参数分析值和对应的参数状态对时间单元进行元胞仿真处理,构建每个时间单元的信息元胞; 对信息元胞进行感染性分析,确定每个信息元胞的传播值并对信息元胞的传播值进行数据分析,确定水处理的自动化监控方法,基于水处理自动化监控方法对水处理系统进行监管。 [0007] 优选的,样本数据由采集次数、处理流程、处理时间戳和若干污染水参数组成。 [0008] 优选的,对目标数据进行数据处理的方法包括:对每个处理流程的处理时间戳进行时段划分,得到每个处理流程的时间单元序列; 对目标子数据进行数据分析的方法包括: 针对同一采集次数,对时间单元序列进行遍历,依次将时间单元标记为目标单元,周期判断目标单元所包含的污染水参数类型是否均存在对应的参数分析值,若目标单元存在参数分析值,则撤销对目标单元的标记并对下一时间单元进行标记; 若目标单元所包含的污染水参数类型不同时存在对应的参数分析值,则进行如下操作: 判断目标单元是否存在上一时间单元,若目标单元存在上一时间单元,则判断上一时间单元是否与目标时间单元属于同一处理流程; 若上一时间单元与目标单元属于同一处理流程,则获取上一时间单元的污染水参数并标记为参照参数;若上一时间单元与目标单元不属于同一处理流程,则判定不存在上一时间单元; 若目标单元不存在上一时间单元,则获取处理流程开始时的污染水参数并标记为参照参数。 [0009] 优选的,获取该处理流程结束时的污染水参数并标记为处理结果参数;获取目标单元内的污染水参数变化值,通过参数分析公式计算得到该目标单元污染水参数的参数分析值 ,参数分析公式如下: ; 式中,k为时间单元编号,k为正整数; 为水污染参数变化值; 为参照 参数; 为处理结果参数;i为水污染参数编号,i为正整数;c为常数。 [0010] 优选的,针对不同采集次数中同一时间单元,将相同参数类型的参数分析值进行数据比对,确定该参数类型的参数范围;针对不同采集次数中的同一处理流程,分别统计处理流程中时间单元数量得到采集次数对应的时间单元总数,将不同采集次数的时间单元总数进行数据比对,确定时间单元的数量阈值。 [0011] 优选的,对时间单元进行元胞仿真处理,构建每个时间单元的信息元胞的方法包括:确定时间单元的数量状态,具体包括统计当下中处理流程中时间单元的数量并作为目标数量,将目标数量与数量阈值进行数据比对,若目标数量不大于数量阈值,则对参数分析值的参数状态进行确定; 若目标数量大于数量阈值,则对目标数据中同一处理流程下的时间单元进行扩展得到扩展单元,扩展单元数量为目标数量与数量阈值之间的差值,扩展单元中任一类型的污染水参数的参数分析值基于参数分析公式计算得到为0; 对参数分析值的参数状态进行确定的方法包括: 对参数分析值和参数阈值进行数据比对,若参数分析值不低于参数阈值,则判定参数分析值正常;若参数分析值低于参数阈值,则将其对应的污染水参数类型标记为异常参数类型; 基于每个时间单元所属的处理流程、参数状态和时间单元数量状态确定一个信息元胞。 [0012] 优选的,对信息元胞进行感染性分析的方法包括:统计信息元胞的状态异常量,利用特征定义模型确定信息元胞的元胞特征,特征定义模型的表达式如下: ; 式中,S为信息元胞的特征,N为信息元胞的状态异常量;其中,S为正常表示信息元胞为正常元胞;S为污染表示信息元胞为污染元胞; 当处理流程开始时对信息元胞进行监测,若信息元胞为正常元胞,则不对信息元胞进行操作;若信息元胞为污染元胞,则监测是否存在连续的污染元胞; 若存在连续的污染元胞统计连续污染元胞数量,依次判断异常参数类型在连续污染元胞中是否具有遗传特性; 若异常参数类型在续污染元胞中具有遗传特性,则生成第一指令;若异常参数类型在续污染元胞中不具有遗传特性,则生成第二指令。 [0013] 优选的,根据第一指令统计异常参数类型的遗传代数Y并判断该异常参数类型是否具有感染特性;判断该异常参数类型是否具有感染特性,包括获取连续污染元胞的异常参数数量,构建连续污染元胞的异常参数序列: ; 式中, 表示连续污染元胞中第j个污染元胞的异常参数数量,j为正整数;n为连续污染元胞数量; 若异常参数序列的序列元素满足关系式: ; 则判断该异常参数类型具有感染特性;否则,判断该异常参数类型不具有感染特性,基于关系式: ;计算异常参数类型的感染值G; 对污染元胞中所有异常参数类型的遗传代数Y进行求和计算,将计算结果作为所属污染元胞的第一传播参数p1,对污染元胞中所有异常参数类型的感染值G进行求和计算,将计算结果作为所属污染元胞的第二传播参数p2,通过公式: 计 算得到污染元胞的传播值CB; 式中,w1和w2分别为第一传播参数p1和第二传播参数p2的系数; 根据第二指令统计污染元胞的异常参数类型总数并将其作为其传播值。 [0014] 优选的,对信息元胞的传播值进行数据分析,确定水处理的自动化监控方法的方法包括:监测获取所有信息元胞的传播值CB,并对所有信息元胞的传播值CB进行数据分析,信息元胞的传播值CB与预设的第一风险阈值Z1和第二风险阈值Z2分别进行比较,其中,Z1 若传播值CB满足Z1 [0015] 本发明还公开了一种矿井水处理自动化与远程监控系统,应用了上述的一种矿井水处理自动化与远程监控方法,具体包括:数据采集模块,用于获取矿井水的处理流程,基于水处理系统对处理流程的执行过程进行数据采集,得到样本数据; 数据处理模块,将样本数据作为目标数据,对目标数据进行数据处理,确定每个处理流程的时间单元序列,获取时间单元序列中时间单元对应的目标子数据,对目标子数据进行数据分析,确定时间单元的参数分析值; 监测处理模块,用于对矿井水进行实时监测,得到监测数据,将监测数据作为目标数据,对目标数据进行数据处理,确定参数分析值的参数状态,基于参数分析值和对应的参数状态对时间单元进行元胞仿真处理,构建每个时间单元的信息元胞; 监控分析模块,用于对信息元胞进行感染性分析,确定每个信息元胞的传播值并对信息元胞的传播值进行数据分析,确定水处理的自动化监控方法,基于水处理自动化监控方法对水处理系统进行监管。 [0016] 与现有技术相比,本发明的上述技术方案具有如下有益的技术效果:对处理流程的执行过程进行数据采集,得到样本数据,对样本数据进行数据处理,确定处理流程的时间单元序列以及时间单元的参数分析值,通过对监测数据的分析,确定参数分析值的参数状态,基于参数分析值和参数状态对时间单元进行元胞仿真处理,构建每个时间单元的信息元胞,通过计算并分析信息元胞的传播值,确定水处理的自动化监控方法,实现了在水处理自动化系统执行每个处理流程层面进行监控,解决了在处理流程层面难以进行合理化监控的问题。 附图说明 具体实施方式[0018] 实施例一,如图1所示,本发明提出的一种矿井水处理自动化与远程监控方法,包括以下步骤:获取矿井水的处理流程,基于水处理系统对处理流程的执行过程进行数据采集,得到样本数据;样本数据由采集次数、处理流程、处理时间戳和若干污染水参数组成;示例性的,采集次数3次,则包括第一次采集、第二次采集和第三次采集和三次采集对应的处理流程、处理时间戳和若干污染水参数; 将样本数据作为目标数据,对目标数据进行数据处理,确定每个处理流程的时间单元序列,获取时间单元序列中时间单元对应的目标子数据,对目标子数据进行数据分析,确定时间单元的参数分析值; 对目标数据进行数据处理的方法还包括数据预处理,数据预处理的方法如下: 对多个水污染参数进行数据清洗,剔除无效数据;对清洗后的参数进行插帧操作和归一化处理,得到污染水参数; 对目标数据进行数据处理的方法包括: 对每个处理流程的处理时间戳进行时段划分,得到每个处理流程的时间单元序列; 对目标子数据进行数据分析的方法包括: 针对同一采集次数,对时间单元序列进行遍历,依次将时间单元标记为目标单元,周期判断目标单元所包含的污染水参数类型是否均存在对应的参数分析值,若目标单元存在参数分析值,则撤销对目标单元的标记并对下一时间单元进行标记; 若目标单元所包含的污染水参数类型不同时存在对应的参数分析值,则进行如下操作: 判断目标单元是否存在上一时间单元,若目标单元存在上一时间单元,则判断上一时间单元是否与目标时间单元属于同一处理流程; 若上一时间单元与目标单元属于同一处理流程,则获取上一时间单元的污染水参数并标记为参照参数;若上一时间单元与目标单元不属于同一处理流程,则判定不存在上一时间单元; 若目标单元不存在上一时间单元,则获取处理流程开始时的污染水参数并标记为参照参数;获取该处理流程结束时的污染水参数并标记为处理结果参数; 获取目标单元内的污染水参数变化值,通过参数分析公式计算得到该目标单元污染水参数的参数分析值 ,参数分析公式如下: ; 式中,k为时间单元编号,k为正整数; 为水污染参数变化值; 为参照 参数; 为处理结果参数;i为水污染参数编号,i为正整数;c为常数; 针对不同采集次数中同一时间单元,将相同参数类型的参数分析值 进行数据比对,确定该参数类型的参数范围;具体的,获取参数分析值最小值和参数分析值最大值,并分别作为参数范围的下限和上限; 针对不同采集次数中的同一处理流程,分别统计处理流程中时间单元数量得到采集次数对应的时间单元总数,将不同采集次数的时间单元总数进行数据比对,确定时间单元的数量阈值; 对矿井水进行实时监测,得到监测数据,将监测数据作为目标数据,对目标数据进行数据处理,确定参数分析值的参数状态,基于参数分析值和对应的参数状态对时间单元进行元胞仿真处理,构建每个时间单元的信息元胞; 对时间单元进行元胞仿真处理,构建每个时间单元的信息元胞的方法包括: 确定时间单元的数量状态,具体包括统计当下中处理流程中时间单元的数量并作为目标数量,将目标数量与数量阈值进行数据比对,若目标数量不大于数量阈值,则对参数分析值的参数状态进行确定; 若目标数量大于数量阈值,则对目标数据中同一处理流程下的时间单元进行扩展得到扩展单元,扩展单元数量为目标数量与数量阈值之间的差值,扩展单元中任一类型的污染水参数的参数分析值基于参数分析公式计算得到为0; 对参数分析值的参数状态进行确定的方法包括: 对参数分析值和参数阈值进行数据比对,若参数分析值不低于参数阈值,则判定参数分析值正常;若参数分析值低于参数阈值,则将其对应的污染水参数类型标记为异常参数类型; 基于每个时间单元所属的处理流程、参数状态和时间单元数量状态确定一个信息元胞; 对信息元胞进行感染性分析,确定每个信息元胞的传播值并对信息元胞的传播值进行数据分析,确定水处理的自动化监控方法,基于水处理自动化监控方法对水处理系统进行监管; 对信息元胞进行感染性分析的方法包括: 统计信息元胞的状态异常量,利用特征定义模型确定信息元胞的元胞特征,特征定义模型的表达式如下: ; 式中,S为信息元胞的特征,N为信息元胞的状态异常量;其中,S为正常表示信息元胞为正常元胞;S为污染表示信息元胞为污染元胞; 当处理流程开始时对信息元胞进行监测,若信息元胞为正常元胞,则不对信息元胞进行操作;若信息元胞为污染元胞,则监测是否存在连续的污染元胞; 若存在连续的污染元胞统计连续污染元胞数量,依次判断异常参数类型在连续污染元胞中是否具有遗传特性; 若异常参数类型在续污染元胞中具有遗传特性,则生成第一指令;若异常参数类型在续污染元胞中不具有遗传特性,则生成第二指令; 根据第一指令统计异常参数类型的遗传代数Y并判断该异常参数类型是否具有感染特性;需要说明的是,异常参数类型的遗传特性是指,在连续污染元胞中,若在任一污染元胞存在一个异常参数类型,则在该污染元胞后的所有污染元胞均存在相同的异常参数类型; 对于遗传代数进行示例性说明,例如连续污染元胞如a1,a2,a3,a4,a5,其中污染元胞a1中存在一个异常参数类型b1,在a1、a3和a4中均存在异常参数类型b1,则异常参数类型b1在污染元胞a1的遗传代数为3,在污染元胞a2的遗传代数为2; 判断该异常参数类型是否具有感染特性,包括获取连续污染元胞的异常参数数量,构建连续污染元胞的异常参数序列: ; 式中, 表示连续污染元胞中第j个污染元胞的异常参数数量,j为正整数;n为连续污染元胞数量; 若异常参数序列的序列元素满足关系式: ; 则判断该异常参数类型具有感染特性;否则,判断该异常参数类型不具有感染特性,基于关系式: ;计算异常参数类型的感染值G; 对污染元胞中所有异常参数类型的遗传代数Y进行求和计算,将计算结果作为所属污染元胞的第一传播参数p1,对污染元胞中所有异常参数类型的感染值G进行求和计算,将计算结果作为所属污染元胞的第二传播参数p2,通过公式: 计 算得到污染元胞的传播值CB; 式中,w1和w2分别为第一传播参数p1和第二传播参数p2的系数; 根据第二指令统计污染元胞的异常参数类型总数并将其作为其传播值; 对信息元胞的传播值进行数据分析,确定水处理的自动化监控方法的方法包括: 监测获取所有信息元胞的传播值CB,并对所有信息元胞的传播值CB进行数据分析,信息元胞的传播值CB与预设的第一风险阈值Z1和第二风险阈值Z2分别进行比较,其中,Z1 若传播值CB满足Z1 [0019] 实施例二,本发明提出的一种矿井水处理自动化与远程监控系统,其应用于实施例一中提出的一种矿井水处理自动化与远程监控方法,其具体包括:数据采集模块,用于获取矿井水的处理流程,基于水处理系统对处理流程的执行过程进行数据采集,得到样本数据; 数据处理模块,将样本数据作为目标数据,对目标数据进行数据处理,确定每个处理流程的时间单元序列,获取时间单元序列中时间单元对应的目标子数据,对目标子数据进行数据分析,确定时间单元的参数分析值; 监测处理模块,用于对矿井水进行实时监测,得到监测数据,将监测数据作为目标数据,对目标数据进行数据处理,确定参数分析值的参数状态,基于参数分析值和对应的参数状态对时间单元进行元胞仿真处理,构建每个时间单元的信息元胞; 监控分析模块,用于对信息元胞进行感染性分析,确定每个信息元胞的传播值并对信息元胞的传播值进行数据分析,确定水处理的自动化监控方法,基于水处理自动化监控方法对水处理系统进行监管。 [0020] 上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明,但是本发明并不限于此,在所属技术领域的技术人员所具备的知识范围内,在不脱离本发明宗旨的前提下还可以作出各种变化。 |